Les chercheurs ont découvert qu'un petit étirement suffit pour libérer les propriétés électriques exotiques d'un isolant topologique nouvellement découvert, débloquer un comportement auparavant enfermé à des températures cryogéniques.

Le composé, appelé hexaborure de samarium, est étudié depuis des décennies. Mais récemment, il a connu un regain d'intérêt, car les scientifiques ont d'abord prédit puis découvert qu'il s'agissait d'un nouveau type d'isolant topologique - un matériau qui bannit les courants électriques de son intérieur et les oblige à voyager le long de sa périphérie. Ce comportement n'apparaît qu'à environ 4 degrés au-dessus du zéro absolu, bien que, contrecarrer les applications potentielles.

Maintenant, expérimentateurs à l'Université de Californie, Irvine (UCI), travaillant avec le boursier JQI Victor Galitski et l'ancien chercheur postdoctoral JQI Maxim Dzero (maintenant à la Kent State University), ont trouvé un moyen d'activer le comportement cryogénique de l'hexaborure de samarium à des températures beaucoup plus élevées. En étirant les petits cristaux du métal de moins d'un pour cent, l'équipe a pu repérer les courants de surface de signature d'un isolant topologique à 240 K (moins 33 C) - près de la température ambiante et, dans tous les cas, loin de 4 K. Les courants ont même persisté une fois la tension supprimée.

Leur technique, qui a été récemment signalé dans Matériaux naturels , utilise des éléments piézoélectriques qui se plient lorsqu'ils sont alimentés en courant électrique. En suspendant un échantillon d'hexaborure de samarium entre deux supports en titane et en tirant sur un côté, les chercheurs ont pu mesurer les propriétés électriques du cristal pour différentes températures et quantités d'étirement.

L'année dernière, Galitski s'est associé au même groupe expérimental à l'UCI et a découvert une application potentielle pour les courants de surface inhabituels de l'hexaborure de samarium. Ils ont découvert que maintenir un petit cristal à une tension fixe pouvait produire des courants oscillants à sa surface. De tels signaux de tic-tac sont au cœur de l'électronique numérique moderne, mais ils nécessitent généralement des horloges beaucoup plus grandes que les cristaux de la taille du micron.

Le nouveau résultat pourrait rendre de telles applications plus probables, et il pourrait même être réalisé sans aucun élément piézo. Il peut être possible de faire pousser de l'hexaborure de samarium sous forme d'un film mince sur un autre matériau qui le ferait naturellement s'étirer, disent les chercheurs.